[发明专利]一种可编程级联CIC抽取滤波器

说明书

本发明公开一种可编程级联CIC抽取滤波器，属于数字下变频领域，包括级联积分梳状抽取滤波器和可编程控制模块；所述级联积分梳状抽取滤波器包括编码器、积分器、抽取器、梳状器、组合器与截位器六部分；所述可编程级联CIC抽取滤波器的数据输入端连接所述编码器；所述编码器的输出端连接所述积分器的输入端；所述积分器的输出端连接所述抽取器的输入端；所述抽取器的输出端连接所述梳状器的输入端；所述梳状器的输出端连接所述组合器的输入端；所述组合器的输出端连接所述截位器的输入端；所述可编程控制模块的时钟输出端连接所述编码器、所述积分器、所述抽取器、所述梳状器和所述组合器的时钟输入端。

技术领域

本发明涉及数字下变频技术领域，特别涉及一种可编程级联CIC抽取滤波器。

背景技术

在无线通信网络中，DDC(Digital Down Converter，数字下变频)技术是将高速数据率的中频数字信号下采样至低数据速率的中频信号。在卫星通信、移动通信、雷达探测以及广播通信等领域有着极其广泛的应用。

DDC将中频信号与振荡器产生的载波信号进行混频，混频后信号中心频谱被搬移至低频处，再通过抽取滤波恢复为原始信号。在ADC(Analog to Digital Converter，高速模数转换器)进行采样量化的过程中，通常采用采样频率高于基带信号带宽的频率进行采样，目的是为了避免额外使用抗混叠滤波器。虽然经过数字下变频得到的基带信号采样频率仍然是ADC采样频率，其数据速率仍然很高，但此时基带信号的有效带宽往往已经远小于采样频率，利用抽取滤波器可以将高速数据流转换为低速数据流，降低其采样频率，从而抽取滤波器便成为了DDC不可缺少的一部分。

抽取滤波器是数字下变频技术的核心。通常采用CIC(Cascade Integrator Comb，级联积分梳状滤波器)，CIC于1980年由Eugene B.Hogenauer在IEEE声学语音与信号处理期刊上提出。它包括一个以高采样率工作的积分器部分和一个在低采样率下工作的梳状部分。由于其仅由加法器和寄存器构成，因此非常适合运用在高速率转换的数字下变频技术。利用CIC滤波器无乘法器、无系数存储器，占用资源少，实现简单且速度快等特性，尤其适用于软件无线电通信系统中处于高采样率的数字前端使用。

单级CIC抽取滤波器仅由三部分组成，分别为积分器，梳状滤波器和抽取器，是一种独特的线性相位FIR滤波器。积分器是单级点的IIR滤波器，反馈系数为1，状态方程为：

y(n)＝y(n-1)+x(n)

其中，y(n)为当前状态的输出，y(n-1)为上一次的输出，两者为单周期时延关系；x(n)为当前状的输入。对积分器状态方程两端进行z变换，得到积分器对应的传递函数如下：

梳状滤波器是对称的FIR滤波器，其状态方程为y(n)＝x(n)-x(n-MD)，其中，y(n)为当前状态的输出，y(n-1)为上一次的输出，x(n)为当前状态的输入，x(n-MD)为[n-MD]时刻x的输入，M为梳状滤波器的每一级采样的差分延迟单位，一般取1或2。D为滤波器的系数长度(即抽取因子)。对梳状滤波器状态方程两端进行z变换，得到梳状滤波器对应的传递函数如下：

H₂(z)＝1-z^-MD

积分器与梳状滤波器串联则构成了CIC抽取滤波器，其传递函数为：

将z＝e^jω代入上式，可得CIC抽取滤波器幅频相应为：